(57)【要約】  表面（１２）上の欠陥を検出するための方法であって、本方法は：−光軸を有する光学デバイス（１４）を用いて表面（１２）の複数のイメージを取得するステップであって、各イメージが、表面（１２）の各点に関して与えられる照明方向（Ｅ，Ｅ’）に沿った表面の照明及び光学的方向（Ｏ）によって取得され、イメージが、異なる照明方向（Ｅ，Ｅ’）又は異なる組み合わせによって、及び／又は異なる光学的方向（Ｏ）によって取得される、ステップと；−各点に関して、複数のパラメータを計算するステップであって、パラメータが、照明方向（Ｅ，Ｅ’）及び観測方向（Ｂ，Ｂ’）の関数として表面の前記点の応答を特徴づける方程式の係数を含む、ステップと；−表面（１２）が前記点で欠陥を有するかどうかを、計算されたパラメータから推定するステップと、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面（１２）上の欠陥を検出するための方法であって、本方法は：
−光軸を有する光学デバイス（１４）を用いて表面（１２）の複数のイメージ（２００）を取得するステップ（１００）であって、各イメージ（２００）が、表面（１２）の各点に関して与えられる照明方向（Ｅ，Ｅ’）に沿った表面の照明によって、且つ所与の光学的方向（Ｏ）に沿った光学デバイスの光軸によって取得され、イメージ（２００）が、異なる照明方向（Ｅ，Ｅ’）又は照明方向の異なる組み合わせによって、及び／又は異なる光学的方向（Ｏ）によって取得される、ステップと；
−表面（２００）の各点（２０２）に関して、複数のパラメータの取得イメージ（２００）から、計算する（１０２）ステップであって、パラメータが、照明方向（Ｅ，Ｅ’）及び観測方向（Ｂ，Ｂ’）の関数として表面の前記点（２０２）の応答を特徴づける方程式の係数を含む、ステップと；
−表面が前記点（２０２）で欠陥を有するかどうかを、計算されたパラメータ（１２）から推定する（１０４）ステップと、を含む、方法。
【請求項２】
光学的方向（Ｏ）が、複数のイメージ（２００）に関して同じであることを特徴とする、請求項１に記載の検出方法。
【請求項３】
光学的方向（Ｏ）が、表面（１２）に対して実質的に垂直であることを特徴とする、請求項２に記載の検出方法。
【請求項４】
照明が照明デバイス（１５）によって行われ、照明デバイス（１５）が第１の数の光源（１６）を含み、第１の数が６より大きく、各光源（１６）が各取得イメージに関して、異なる照明方向（Ｅ，Ｅ’）を有し、単一の光源又は画定されたソース（１６）の組み合わせが照らされ、単一の光源又は組み合わせ（１６）が、各取得イメージ（２００）に関して異なることを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載の検出方法。
【請求項５】
光源（１６）が、同一の光強度を有する、請求項４に記載の検出方法。
【請求項６】
光源（１６）が、表面（１２）を囲む半球（２０）に配されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の検出方法。
【請求項７】
照明デバイス（１５）が、表面に対して第１の数の位置において動くことが可能である１つ又は複数の光源を含むことを特徴とする、請求項４から６の何れか一項に記載の検出方法。
【請求項８】
表面の各点に関して、パラメータの計算が：
−取得イメージの関数として発達する量（１０６）を画定するステップと、
−量の発展に関して照明方向（Ｅ，Ｅ’）及び／又は観測方向（Ｂ，Ｂ’）に応じて表面（１０８）のモデルを選択するステップであって、モデルが係数を含む、ステップと、
−量の発展の回帰によって係数（１１０）を計算するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１から７の何れか一項に記載の検出方法。
【請求項９】
量が、表面（１２）の点（２０２）のグレー強度に対応し、モデルが照明方向（Ｅ，Ｅ’）に応じることを特徴とする、請求項８に記載の検出方法。
【請求項１０】
点での少なくとも１つのパラメータが、画定された区間に含まれないとき、欠陥が点（２０２）で検出されることを特徴とする、請求項１から９の何れか一項に記載の検出方法。
【請求項１１】
点での少なくとも１つのパラメータが、表面（１２）の点のセット上で前記パラメータの平均値を中心とする区間に含まれないとき、欠陥が点（２０２）で検出されることを特徴とする、請求項１から１０の何れか一項に記載の検出方法。
【請求項１２】
前記点での少なくとも１つのパラメータが、隣接する点での前記パラメータのバックグラウンドノイズに対して検出しきい値として選択された値と異なるとき、欠陥が前記点（２０２）で検出され、表面（１２）が、隣接する点で欠陥を有さないことを特徴とする、請求項１から１１の何れか一項に記載の検出方法。
【請求項１３】
表面（１２）上の欠陥を検出するためのデバイス（１０）であって、検出デバイス（１０）が：
−光軸を有する光学デバイス（１４）であって、光学デバイス（１４）が、所与の光学的方向（Ｏ）に沿って表面（１２）のイメージ（２００）を取得することが可能である、光学デバイス（１４）と、
−いくつかの異なる照明方向（Ｅ，Ｅ’）を有する照明デバイス（１５）と、
−電子計算デバイス（１８）であって、電子計算デバイスが：
・光学デバイス（１４）を介して表面（１２）の複数のイメージ（２００）を取得し、各イメージ（２００）が、異なる照明方向（Ｅ，Ｅ’）又は各イメージ（２００）に関して照明方向の異なる組み合わせによって、所与の光学的方向（Ｏ）に沿って取得され、
・表面（１２）の各点（２０２）に関して、複数のパラメータを、取得イメージ（２００）から、計算し、パラメータが、照明方向（Ｅ，Ｅ’）及び観測方向（Ｂ，Ｂ’）の関数として表面（１２）の前記点（２０２）の応答を特徴づける方程式の係数を含み；
・表面（１２）が前記点で欠陥を有するかどうかを、計算されたパラメータから推定する、ように構成された、電子計算デバイス（１８）と、を含むデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面上の欠陥を検出するための方法に関する。
【０００２】
それはまた、関連した検出デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
一つの現在の方法は、イメージ又は表面のフィルムを取得することから成る。上記イメージ又はフィルムは、次にオペレータによって見られ、識別した欠陥を指し示す。
【０００４】
しかしながら、オペレータは、注意不足に起因して欠陥を識別しないかもしれない。さらに、欠陥を判断することを可能にする基準は主観的である、つまり、欠陥を構成するものの定義は、オペレータに応じて変わり得る。
【０００５】
これらの問題を相殺するためにしばしば実施される一つの解決法は、複数のオペレータによってフィルム又はイメージを見られるようにすることである。さらに、表面イメージ例は、何が欠陥であり、又は何が欠陥ではないかを示すために用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、示される例は、網羅的でもないし再現可能でもない。
【０００７】
欠陥の事象では、専門家が相談される。そして専門家間で多くの議論が生じ、専門家は必ずしも互いに合意しない。
【０００８】
表面の分析は、時間がかかり且つ複雑であり得る。
【０００９】
本発明は特に、表面上の欠陥を検出するために簡単且つ安全な方法を提供することによってこの欠点を解決することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
その目的のために、本発明は特に、表面上の欠陥を検出するための方法に関連し、本方法は：
−光軸を有する光学デバイスを用いて表面の複数のイメージを取得するステップであって、各イメージが、表面の各点に関して与えられる照明方向に沿った表面の照明によって、且つ所与の光学的方向に沿った光学デバイスの光軸によって、取得され、イメージが、異なる照明方向又は照明方向の異なる組み合わせによって、及び／又は異なる光学的方向によって取得される、ステップと；
−表面の各点に関して、複数のパラメータの取得イメージから、計算するステップであって、パラメータが、照明方向及び観測方向の関数として表面の上記点の応答を特徴づける方程式の係数を含む、ステップと；
−表面が上記点で欠陥を有するかどうかを、計算されたパラメータから推定するステップと、を含む。
【００１１】
本発明による検出方法は、単独で考慮される又は任意の技術的に可能な組み合わせに従って、１つ又は複数の以下の特徴をさらに含み得る：
−光学的方向が、複数のイメージに関して同じである；
−光学的方向が、表面に対して実質的に垂直である；
−照明が照明デバイスによって行われ、照明デバイスが第１の数の光源を含み、第１の数が６より大きく、各光源が各取得イメージに関して、異なる照明方向を有し、単一の光源又は画定されたソースの組み合わせが照らされ、単一の光源又は組み合わせが、各取得イメージに関して異なる；
−光源が、同一の照明強度を有する；
−光源が、表面を囲む半球に配される；
−照明デバイスが、表面に対して第１の数の位置において動くことが可能である１つ又は複数の光源を含む；
−表面の各点に関して、パラメータの計算が以下のステップを含む：
・取得イメージの関数として発達する量を画定するステップと、
・量の発展に関して照明方向及び／又は観測方向に応じて表面のモデルを選択するステップであって、モデルが係数を含む、ステップと、
・量の発展の回帰によって係数を計算するステップと；
−量が、表面の点のグレー強度に対応し、モデルが照明方向に応じる；
−上記点で少なくとも１つのパラメータが、画定された区間に含まれないとき、欠陥が上記点で検出される；
−上記点で少なくとも１つのパラメータが、表面の点のセット上で上記パラメータの平均値を中心とする区間に含まれないとき、欠陥が上記点で検出される；
−上記点での少なくとも１つのパラメータが、隣接する点で上記パラメータのバックグラウンドノイズに対して検出しきい値として選択された値と異なるとき、欠陥が上記点で検出され、表面が隣接する点で欠陥を有さない。
【００１２】
本発明はまた、表面上の欠陥を検出するためのデバイスに関し、検出デバイスが：
−光軸を有する光学デバイスであって、上記光学デバイスが、所与の光学的方向に沿って上記表面のイメージを取得することが可能である、光学デバイスと、
−いくつかの異なる照明方向を有する照明デバイスと、
−電子計算デバイスであって、上記電子計算デバイスが：
・上記光学デバイスを介して上記表面の複数のイメージを取得し、各イメージが、異なる照明方向又は各イメージに関して照明方向の異なる組み合わせによって、所与の光学的方向に沿って取得され、
・表面の各点に関して、取得イメージから、複数のパラメータを計算し、パラメータが、照明方向及び観測方向の関数として表面の上記点の応答を特徴づける方程式の係数を含み；
・表面が上記点で欠陥を有するかどうかを、計算されたパラメータから推定する、ように構成される電子計算デバイスと、を含む。
【００１３】
本発明は、例としてのみ提供され且つ添付の図面を参照して行われる、以下の説明を用いてより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の検出方法において用いられる例のデバイスの概略図である。
【図２】本発明の方法の実施形態のステップの略図である。
【図３】その上で検出方法が適用される表面の例のイメージである。
【図４】図３の表面の線上の３つパラメータの発展の例である。
【図５】図３の表面上の例の欠陥検出である。
【図６】欠陥を有する点及び欠陥を有さない点でのパラメータの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
表面１２上の欠陥を検出するための例のデバイス１０は、図１に示される。
【００１６】
検出デバイス１０は、光学デバイス１４、第１の数の光源１６を含む照明デバイス１５、及び、電子計算デバイス１８を含む。
【００１７】
光学デバイス１４は、所与の光学的方向Ｏと位置合わせされた光軸を有する。それは、取得領域を有する。
【００１８】
光学デバイス１４は、所与の光学的方向Ｏに沿って表面１２のイメージを取得することが可能である。取得領域は、検査されることになる表面１２と一致して、取得イメージが表面１２を表すようになる。
【００１９】
表面の各点に関して、観測方向Ｂ，Ｂ’は、光学デバイス１４と表面１２の点との間で画定される。
【００２０】
ここで取得領域は固定される。
【００２１】
光学的方向Ｏは、典型的には、表面１２に対して実質的に垂直である。代わりに、光学的方向Ｏは、表面１２に対して実質的に垂直でない。
【００２２】
光学デバイス１４は例えばカメラである。
【００２３】
代わりに、取得領域は、表面１２の一部のみと一致し、且つ、表面１２に対して動くことが可能であり、いくつかの部分において表面１２のすべてを取得することが可能である。
【００２４】
各取得イメージは、サイズｉ＊ｊを有するピクセルのマトリクスで構成され、ｉは水平線の数であり、ｊはマトリクスの垂直線の数であり、２つのパラメータ（ｉ，ｊ）の内少なくとも１つは１より大きい。ピクセルは例えばｈ＊Ｌで表されるサイズを有する矩形であり、ｈはその高さであり且つＬはその幅である。高さｈは幅Ｌに等しい。代わりに、高さは幅と異なる。
【００２５】
以後、「表面の点」とは、差別することなく、取得イメージのピクセル又はピクセルにおいて取得された表面の一部を指す。
【００２６】
光源１６は、表面１２を照らすことが可能である。
【００２７】
表面の各点に関して、光源１６は各々、表面１２の点へ光源を接続する所与の照明方向Ｅ，Ｅ’を有する。照明方向は、各光源に関して異なる。
【００２８】
光源１６は、典型的には、表面１２を囲む半球２０に配される。
【００２９】
第１の数は、例えば６より大きく、より具体的には２０より大きい。第１の数は、例えば３２と１２８との間、より具体的には９６と等しい。
【００３０】
光源１６は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００３１】
それらは、オフ又はオンされ得る。それらは、互いに独立してオンされることが可能であるように構成される。
【００３２】
光源１６は、典型的には、同一の照明強度を有する。
【００３３】
代わりに、照明デバイス１５は、表面に対して第１の数の位置において、例えば半球２０上で、動くことが可能である１つ又は複数の光源を含む。
【００３４】
代わりに、照明デバイス１５は、同一でないことがある１つ又は複数の光を含む。照明デバイスが完全にオンされるとき、これは例えば、取得される表面の不均一な照明を提供する。取得システム及び表面は、相対的な動きを有する。
【００３５】
電子計算デバイス１８は例えば、コンピュータ、計算機、計算モジュール、少なくとも１つのプログラム可能な論理構成要素、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、又は、少なくとも１つの専用集積回路、例えばＡＳＩＣｓ（特定用途向け集積回路）である。
【００３６】
電子計算デバイス１８は例えば、光学デバイス１４及び照明デバイス１５へ接続される。
【００３７】
電子計算デバイス１８は、互いに独立して各々の光源１６をオンまたはオフすることが可能である。
【００３８】
電子計算デバイス１８はさらに、光学デバイス１４による表面の少なくとも１つのイメージの取得を引き起こすように設けられる。
【００３９】
そのため、それは、光学デバイス１４によって表面の複数のイメージの取得を駆動するように構成され、各イメージは所与の光学的方向Ｏに沿って、且つ単一の光源又は各イメージに関する異なる照らされる固有のソースの、画定される組み合わせによって、取得される。
【００４０】
表面の各点に関して、電子計算デバイス１８は、取得イメージから、複数のパラメータを計算するように構成され、パラメータは、照明方向及び観測方向の関数として表面の上記点の応答を特徴づける方程式の係数を含み、その後、表面が上記点で欠陥を有するかどうかを計算されたパラメータから推定する。
【００４１】
最後の点は、欠陥を検出するための方法と関連して、以下で詳細に記載される。
【００４２】
表面における欠陥を検出するための方法は、今から図２を考慮して記載されるであろう。
【００４３】
本方法は、以前に記載されたデバイスによって、より具体的には電子計算デバイス１８を用いて、ここで実行される。
【００４４】
本方法は、以下のステップを含む：
−取得１００、
−パラメータ１０２を計算するステップ、及び
−欠陥１０４の存在を推定するステップ。
【００４５】
取得１００の間、表面の複数のイメージ２００は、光学デバイス１４によって取得される。１つのこのようなイメージは、図３において示される。
【００４６】
各イメージ２００は、表面の各点に関する所与の照明方向Ｅ，Ｅ’に沿った表面１２の照明によって、且つ所与の光学的方向Ｏに沿った光学デバイス１４の光軸によって、取得される。
【００４７】
イメージ２００は、異なる照明方向Ｅ，Ｅ’、又は照明方向の組み合わせによって取得される。
【００４８】
代わりに、イメージ２００は、異なる光学的方向Ｏによって取得される。
【００４９】
代わりに、イメージ２００は、異なる照明方向Ｅ，Ｅ’又は照明方向の組み合わせによって、及び異なる光学的方向Ｏによって取得される。
【００５０】
示される実施形態では、照明方向Ｅ，Ｅ’は、各取得イメージに関して異なり、光学的方向Ｏは、不変であり且つ表面１２に対して実質的に垂直である。
【００５１】
各取得イメージに関して、固有の光源、又は照明デバイスの固有のソース１６の画定された組み合わせは照らされ、固有の光源又は組み合わせは各取得イメージに関して異なる。
【００５２】
光源又は組み合わせのセットは、順番に照らされて、光源当たり又は組み合わせ当たり１つのイメージを取得する。代わりに、特定のソース又は組み合わせは、照らされない。
【００５３】
その後、パラメータ１０２の計算の間、表面の各点２０２に関して、つまり、ここでは取得イメージの各ピクセルに関して、複数のパラメータが、取得イメージから計算される。
【００５４】
パラメータは、照明方向Ｅ，Ｅ’及び観測方向Ｂ，Ｂ’の関数として表面の上記点の応答を特徴づける方程式の係数から計算される。
【００５５】
表面２００の各点２０２に関して、パラメータ１０２の計算はここで以下のステップを含む：
−量を画定するステップ１０６、
−モデルを選択するステップ１０８、及び
−係数を計算するステップ１１０。
【００５６】
量の画定１０６の間、取得イメージの関数として発達する量が、画定される。
【００５７】
例えば、量はここでは、表面の点のグレー強度であり、グレー強度は、取得イメージに応じて可変である。
【００５８】
並行して、量の発展を表すモデルが選択される１０８。モデルは、照明方向Ｅ，Ｅ’及び／又は観測方向Ｂ，Ｂ’に依存する。モデルは、係数を含む。
【００５９】
ここで、モデルは、照明方向のみに依存する。それは例えば、以下の形を想定する：
【００６０】
【数１】
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【００６１】
ここで、Ｇは量であり、Ｅは照明方向であり、ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４及びａ５は係数であり、Ｄｕ及びＤｖは表面の点へ光源を接続するベクトルの座標である。
【００６２】
係数ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４及びａ５はここで不確定である。
【００６３】
その後、係数１１０の計算の間、モデル上の量の適用が行われて、ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４及びａ５の値を計算する。
【００６４】
パラメータはここで、係数ａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４及びａ５に等しいので、計算される。
【００６５】
表面の各点に関して、同じ量及び同じモデルが画定される。そのため、表面の各点に関して、パラメータａ０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４及びａ５が得られる。例えば、表面の各点に関してパラメータの値を示す表面のマップを得る。
【００６６】
図４は、図３に示される表面の点の線２０４に沿って３つのパラメータの発展を示す。
【００６７】
代わりに、パラメータは、係数から計算される他の値である。
【００６８】
欠陥の存在を推定するとき１０４、表面が上記点で欠陥を有するかどうかは、計算されたパラメータから推定される。
【００６９】
図６では、例えば、パラメータが示され、曲線Ｃ１は欠陥を有さない点であり、曲線Ｃ２は欠陥を有する点である。
【００７０】
各点に関してステップ１０４において得られる結果は、例えば、欠陥が上記点で検出されるかどうかを、バイナリ形式において、示すブール（Ｂｏｏｌｅａｎ）である。
【００７１】
図５は、線２０４に沿ったブールを示す。：ブールが０に等しい場合、欠陥は検出されない；ブールが１に等しい場合、欠陥が検出される。
【００７２】
そのため、図５では、単一の欠陥３００が検出され、いくつかの隣接する点にわたって伸びる。
【００７３】
１つ又は複数の基準が、パラメータから欠陥の存在を推定するために用いられる。これらの基準は、以下で説明され、欠陥を検出するために単独で又は組み合わせで用いられる。例えば、少なくとも２つの基準が有効とされるとき、欠陥が検出される。
【００７４】
第１の基準は、上記点で少なくとも１つのパラメータが区間に含まれないときに、欠陥が上記点で検出されることである。
【００７５】
より具体的には、区間は、表面の点のセットにわたる上記パラメータの平均値を中心とする。
【００７６】
代わりに、区間は、所与の区間である。
【００７７】
代わりに、上記点で少なくとも所与の数のパラメータが個別の区間に含まれないとき、欠陥が上記点で検出される。
【００７８】
第２の基準は、上記点での少なくとも１つのパラメータが、隣接する点で上記パラメータのバックグラウンドノイズに対して検出しきい値として選択された値と異なるとき、欠陥が上記点で検出され、表面が、隣接する点で欠陥を有さないことである。
【００７９】
そのため、表面は、次から次へと分析される。
【００８０】
そして、欠陥が存在しない表面の少なくとも第１の点を画定することは適切である。
【００８１】
代わりに、電子計算デバイス１８は、表面の場所が欠陥を含まないことを考慮し、次から次へと、表面における欠陥を検出する。結果が受け入れることが出来ないと見なされる場合、例えば表面の大部分が欠陥を有すると検出される場合、そのとき、ステップは、以前のものと異なる他の一つの場所が欠陥を含まないことを考慮して、繰り返される。
【００８２】
第３の基準は、信号の形状に基づく。
【００８３】
ここで信号は、点の画定されたセットにわたる１つ又は複数のパラメータの発展である。ここでセットの点は、隣接している。セットの点は例えば、中心点を中心とするゾーンである。
【００８４】
パターンは、欠陥が検出される、及び／又は、欠陥が検出されない場合に対応して画定される。信号の形は、パターンと比較されて、欠陥が検出されるかどうかを決定する。欠陥は、中心点で、中心点を含み且つ点のセットにおいてに含まれるゾーンにおいて、又は点のセットにおいて、検出される。
【００８５】
そのため、表面の各点に関して、欠陥が存在するかどうかはパラメータから推定される。
【００８６】
これは例えば、欠陥を容易に見えるようにするために表面のバイナリマップ上で表されることができる。
【００８７】
代わりに、光源１６は、同一の照明強度を有さない。その後、デバイスの校正が行われる。
【００８８】
他の１つの実施形態では、光学デバイスの光学的方向が変わり、表面及び光源は、各取得イメージ間で動かないままである。代わりに、光学的方向及び照明方向は、表面に対して動くことができる。
【００８９】
代わりに、パラメータ１０２の計算は、双方向反射分布関数（ＢＲＤＦ）又は離散モーダル分解（ＤＭＤ）又は多項式テクスチャマッピング（ＰＴＭ）等の他の１つの数学的モデルに基づく。
【００９０】
特に取得イメージから計算されたパラメータからの直接の推定は、オペレータに基づいて変わる欠陥の存在への感受性をなくすことを可能にする。そのため本方法は、固有の且つ客観的な結果を得ることを可能にする。そのため、本方法は、より簡易であり且つ安全に為される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2019510981.tif 000010
2019510981.tif 000011
2019510981.tif 000012
2019510981.tif 000013
2019510981.tif 000014
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